(57)【要約】      （修正有）【課題】一端をナットに連結したアーム部材がナットの移動と共に揺動することで、アーム部材の他端に結合された軸を回転させることができ、コストを抑えることができ、且つコンパクトな構成のアクチュエータを提供する。【解決手段】揺動アーム１１０は、２枚の折り曲げた板材の一方にバーリング加工を施すことにより生じた突起を、他方の板材の穴に係合させることで一体化形成されているので、ナット１０８を両側から挟む形状を低コストで精度良く形成できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、２枚の折り曲げた板材から形成され、前記軸線方向移動要素を両側から挟んでいることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記２枚の折り曲げた板材は穴を有し、一方の板材に穴を打ち抜き形成する際に生じた突片を、他方の板材にカシメることで、前記２枚の折り曲げた板材が一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記２枚の折り曲げた板材の一方にバーリング加工を施すことにより生じた突起を、他方の板材の穴に係合させることで、前記２枚の折り曲げた板材が一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、１枚の板材を角筒状に折り曲げて形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
前記１枚の板材を角筒状に折り曲げたとき、突き合わせる２辺のうち、一方の辺には凸部が形成され、他方の辺には、前記凸部に係合する凹部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記揺動アームは揺動軸回りに１回転以下で回転し、前記揺動軸上に、前記揺動アームの揺動角を測定するポテンシオメータを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記揺動アームは熱処理が施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用電動機、自動車、及び船舶などに使用される電動式のアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関でスクリューを駆動する比較的小型の船舶においては、前進方向へのスクリューの回転と、後進方向へのスクリューの回転との切換は、操作者により操作されたレバーに接続されたワイヤを介してドグクラッチを切り換えて、前進用ギヤ或いは後進用ギヤに係合させることで行っている。しかるに、近年においては、省力化のため電動にてドグクラッチの切換を行えないかという要請がある。ここで、例えば車両用のアクチュエータとしては種々のものが開発されており（特許文献１参照）、これを流用することも考えられる。
【特許文献１】特開２００５−２０７５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されたアクチュエータにおいては、一端をナットに連結したアーム部材がナットの移動と共に揺動することで、アーム部材の他端に結合された軸を回転させることができるようになっている。しかるに、アーム部材の一端は、ナットの外周面を挟持するために二股になっており、このような形状のアーム部材をどのようにして製作するかという問題がある。特許文献１では詳細な説明がないが、板材を溶接したり、削り出しの手法でアーム部材を製作することが考えられる。
【０００４】
しかしながら、アーム部材を溶接構造にする場合には、アーム部材を精度良く溶接する事が困難であり、またアーム部材を削り出しによって製作する場合は無駄な材料費の発生、加工時間が長いなどのコスト面で不利が生じる。また、アクチュエータを様々な使用条件に応じて設計する時には、アーム部材の形状も多様な形とする必要があり、それに合わせて製作する必要がある。更には、アクチュエータは、通常は被駆動軸の揺動角を位置センサーで検出する場合が多いが、ボールねじと電動モータをハウジング内にコンパクトに収めるためには、アーム部材の形状だけでなく、位置センサの配置についても工夫が必要である。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コストを抑えることができ、且つコンパクトな構成のアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の本発明のアクチュエータは、被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、２枚の折り曲げた板材から形成され、前記軸線方向移動要素を両側から挟んでいることを特徴とする。
【０００７】
第２の本発明のアクチュエータは、被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、１枚の板材を角筒状に折り曲げて形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【発明の効果】
【０００８】
第１の本発明によれば、２枚の折り曲げた板材から形成され、前記軸線方向移動要素を両側から挟んでいるので、前記軸線方向移動要素を両側から挟む形状を低コストで精度良く形成できる。
【０００９】
前記２枚の折り曲げた板材は穴を有し、一方の板材に穴を打ち抜き形成する際に生じた突片を、他方の板材にカシメることで、前記２枚の折り曲げた板材が一体化されていると、板材同士の溶接等が不要になり、更に低コストで形成できる。
【００１０】
前記２枚の折り曲げた板材の一方にバーリング加工を施すことにより生じた突起を、他方の板材の穴に係合させることで、前記２枚の折り曲げた板材が一体化されていると、板材同士の溶接等が不要になり、更に低コストで形成できる。
【００１１】
第２の本発明によれば、前記揺動アームは、１枚の板材を角筒状に折り曲げて形成されているので、前記軸線方向移動要素を両側から挟む形状を低コストで精度良く形成できる。
【００１２】
前記１枚の板材を角筒状に折り曲げたとき、突き合わせる２辺のうち、一方の辺には凸部が形成され、他方の辺には、前記凸部に係合する凹部が形成されていると、板材同士の溶接等が不要になり、更に低コストで形成できる。
【００１３】
前記揺動アームは揺動軸回りに１回転以下で回転し、前記揺動軸上に、前記揺動アームの揺動角を測定するポテンシオメータを設けると、コンパクトな構成となるため好ましい。
【００１４】
前記揺動アームは熱処理が施されていると、摩耗などが生じにくいので好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかるアクチュエータを用いる船外機の概略図である。
【００１６】
図１において、船外機２は、船体１に固定されるケーシング２ａと、その上部に取り付けられたカウリング２ｂとを有している。カウリング２ｂの内部には、出力軸３をケーシング２ａに延在させてなるエンジン（不図示）が搭載されている。出力軸３の下端には、傘歯車３ａが取り付けられている。
【００１７】
ケーシング２ａの下部には、プロペラ軸４が水平に配置され、回転可能に支持されている。プロペラ軸４の図で右端側は、ケーシング２ａから外部へ突出しており、その端部にプロペラ５が取り付けられている。
【００１８】
プロペラ軸４は、傘歯車３ａに噛合する前進用傘歯車６と後進用傘歯車７とを貫通しており、また傘歯車６，７の間にドグクラッチ８を配置している。プロペラ軸４に対して、ドグクラッチ８は軸線方向に相対移動可能であるが一体的に回転するようになっており、また傘歯車６，７は相対回転可能となっている。図示していないが、ドグクラッチ８は、軸線方向両方向に向いた突起を有しており、図で左方に移動することで突起が傘歯車６の凹部と係合し、ドグクラッチ８と傘歯車６とが一体で回転する。一方、図で右方に移動することで突起が傘歯車７の凹部と係合し、ドグクラッチ８と傘歯車７とが一体で回転する。
【００１９】
ドグクラッチ８は、カム軸９により軸線方向に駆動されるようになっている。カム軸９は、操作軸１０の回転に応じて軸線方向に変位するように連結されている。操作軸１０は、被駆動部材１１を介して、後述するアクチュエータ１００の駆動軸に連結されている。
【００２０】
図２は、本実施の形態のアクチュエータの斜視図である。図３は、図２のアクチュエータのハウジングを分解した状態で示す斜視図である。図４（ａ）は、図３のアクチュエータをカバー１０１ｂ側から見た図であり、図４（ｂ）は揺動アームの斜視図である。図５は、ハウジングを取り去った状態で示すアクチュエータの斜視図である。
【００２１】
図２，３に示すように、フレーム状のハウジング１０１内に、モータとボールねじ機構が収容されている。ハウジング１０１は、カバー１０１ａ，１０１ｂにより密閉される。
【００２２】
図５において、ハウジング１０１に、モータ１０２が取り付けられている。電動のモータ１０２の回転軸１０２ａの端部には、第１ギヤ１０３が圧入により相対回転不能に取り付けられている。図３に示すように、第１ギヤ１０３は、ハウジング１０１に対して回転自在に支持された第２ギヤ１０４に噛合している。第２ギヤ１０４は、ハウジング１０１に対して回転自在に支持され且つねじ軸１０６の端部に接合された第３ギヤ１０５に噛合している。
【００２３】
図４において、ねじ軸１０６は、ハウジング１０１（図２）に対して軸受１０７により、軸線方向に移動不能且つ回転自在に支持されており、外周に雄ねじ溝１０６ａを形成している。
【００２４】
ねじ軸１０６は、円筒状のナット１０８を貫通している。ナット１０８の内周面には、雄ねじ溝１０６ａに対向して、雌ねじ溝（不図示）が形成され、両ねじ溝によって形成される螺旋状の空間（転走路）には、多数のボール（不図示）が転動自在に配置されている。ナット１０８は、その外周に軸線方向に延在する溝１０８ａを有し、溝１０８ａは、ハウジング１０１に固定された板状のガイド１０９に係合している。回り止め部材としてのガイド１０９の回り止め機能によって、ナット１０８は軸線方向にのみ移動する。尚、軸線方向移動要素であるナット１０８と、回転要素であるねじ軸１０６と、転動体であるボールとでボールねじ機構を構成し、このボールねじ機構と、以下の揺動アーム１１０とで駆動機構を構成する。
【００２５】
ナット１０８の外周面の上下は、平行にそぎ取られた平面部１０８ｂとなっており、両平面部１０８ｂに一端の円形部１１０ｅを当接係合させるようにして、揺動アーム１１０が配置されている。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、揺動アーム１１０は、クランク状に折り曲げられた２枚の板材１１０ａ、１１０ｂを後述するようにして接合してなり、一方は二股形状であって、他方に矩形開口１１０ｃを形成してなる。
【００２７】
矩形開口１１０ｃは、図５に示すように、ハウジング１０１に対して、軸受１１１，１１２により揺動自在に支持された揺動軸１１３の角筒部１１３ａに係合している。揺動軸１１３の下端部は、被駆動部材１１に接合されて一体的に１回転以内で揺動アーム１１０と共に揺動するようになっている。揺動軸１１３の上端（揺動中心線上）には、ポテンシオメータ１１４が配置されており、１回転以内の揺動軸１１３の揺動角度を検出するようになっている。
【００２８】
次に、揺動アーム１１０の製作方法について説明する。まず、図６（ａ）に示すように、板材をプレスして、一端に円形部１１０ｅを有するクランク状に折り曲げた板材１１０ａ、１１０ｂを形成する。ここで、板材１１０ａは、その他端に打ち抜きで形成した矩形孔１１０ｄを有する。一方、板材１１０ａは、その他端に打ち抜きで形成した矩形孔１１０ｆと、矩形孔１１０ｆの上辺及び下辺に形成した細板状のカエシ１１０ｇを有する。カエシ１１０ｇは、矩形孔１１０ｆの打ち抜き時に、パンチにより素材の一部が塑性変形されて打ち抜き方向に突出して形成される突片である。
【００２９】
次に、図６（ｂ）に示すように、板材１１０ａ、１１０ｂを突き合わせると、板材１１０ｂのカエシ１１０ｇが、板材１１０ａの矩形孔１１０ｆ内に進入する。図６（ｃ）に示すように、矩形孔１１０ｆへの進入後にカエシ１１０ｇを外側に折り曲げるようにカシメることによって、板材１１０ａ、１１０ｂを一体化する。これにより、円形部１１０ｅ同士が離隔した二股状の揺動アーム１１０が完成する。尚、矩形孔１１０ｄ、１１０ｆが重ね合わされることで、矩形開口１１０ｃが形成される。
【００３０】
次に、本実施の形態の動作について説明する。図１において、傘歯車３ａが前進用傘歯車６と後進用傘歯車７のいずれにも常時噛合しているから、内燃機関が動作している限り、傘歯車３ａから動力を伝達された傘歯車６，７は互いに逆方向に回転している。しかしながら、ニュートラルの状態においては、図１に示すように、ドグクラッチ８がいずれの傘歯車６，７と係合していないので、出力軸３の動力は、プロペラ軸４に伝達されずプロペラ５は回転しないこととなる。
【００３１】
ここで、ニュートラルの状態から、操作者が不図示のレバーを前進方向に操作したものとする。すると、図５を参照して、ＥＣＵ（図１）からモータ１０２に所定の極性の電力が供給され、回転軸１０２ａが所定の方向に回転する。回転軸１０２ａの回転力は、第１ギヤ１０３，第２ギヤ１０４，第３ギヤ１０５を介してねじ軸１０６に伝達されるので、ねじ軸１０６の回転に応じてナット１０８が図５で手前側へと変位する。ナット１０８が手前側に変位すると、揺動アーム１１０が揺動軸１１３と共に揺動し、それに伴って被駆動部材１１も揺動する。従って図１において、操作軸１０が所定の方向に回転し、不図示のカム機構を介してカム軸９が左方に移動し、ドグクラッチ８を前進用傘歯車６と係合させる。これにより出力軸３の動力を、傘歯車３ａ、６及びドグクラッチ８を介してプロペラ軸４に伝達し、プロペラ５を正回転させることができる。
【００３２】
一方、揺動軸１１３の揺動角度はポテンシオメータ１１４で測定され、その信号はＥＣＵに送信される。かかる信号に基づいて揺動軸１１３が所定の角度だけ揺動したと判断すれば、ＥＣＵはモータ１０２への電力供給を停止させる。
【００３３】
これに対し、操作者が不図示のレバーを後進方向に操作したときは、図５において、ＥＣＵ（図２）からモータ１０２に逆極性の電力が供給され、回転軸１０２ａが逆方向に回転するので、上述とは逆の動作で、揺動軸１１３は逆方向に揺動する。従って、図１において被駆動部材１１を介して操作軸１０が逆方向に回転し、不図示のカム機構を介してカム軸９が右方に移動し、ドグクラッチ８を後進用傘歯車７と係合させる。これにより出力軸３の動力を、傘歯車３ａ、７及びドグクラッチ８を介してプロペラ軸４に伝達し、プロペラ５を逆回転させることができる。
【００３４】
かかる場合も、逆方向の揺動軸１１３の揺動角度はポテンシオメータ１１４で測定され、その信号はＥＣＵに送信される。かかる信号に基づいて揺動軸１１３が所定の角度だけ揺動したと判断すれば、ＥＣＵはモータ１０２への電力供給を停止させる。
【００３５】
図７は、本実施の形態の変形例にかかる揺動アーム１１０Ａの製作工程を示す図である。本変形例の揺動アーム１１０Ａは、図６に示す実施の形態とほぼ同様な工程で製作する。まず、図７（ａ）に示すように、一方の板材１１０ａには矩形孔１１０ｄと、２つの小円穴１１０ｊを形成し、他方の板材１１０ｂには矩形孔１１０ｆと、バーリング加工により２つの小円柱（突起）１１０ｋを形成する。
【００３６】
次に、図７（ｂ）に示すように、板材１１０ａ、１１０ｂを突き合わせるが、このとき板材１１０ｂの小円柱１１０ｋが、板材１１０ａの小円穴１１０ｊ内に進入する（係合する）。更に、図７（ｃ）に示すように、小円穴１１０ｊへの進入後に小円柱１１０ｋの先端をカシメて膨径させることによって、板材１１０ａ、１１０ｂを一体化する。これにより、円形部１１０ｅ同士が離隔した二股状の揺動アーム１１０が完成する。尚、矩形孔１１０ｄ、１１０ｆが重ね合わされることで、矩形開口１１０ｃが形成される。
【００３７】
図８は、別な変形例にかかる揺動アーム１１０Ｂの製作工程を示す図である。本変形例の揺動アーム１１０Ｂは、図８（ａ）に示すように、素材を打ち抜いて１枚の板材に形成したものであり、かかる板材には、一端に円形部１１０ｅを形成し、他端側に矩形孔１１０ｄ、１１０ｆを形成した２つのアーム部１１０ａ’、１１０ｂ’を架橋部１１０ｓで連結したごとき形状を有する。尚、アーム部１１０ａ’の架橋部１１０ｓと反対側には、入口より奥が広い２つの凹部１１０ｔを縁に形成した側板部１１０ｕが形成され、アーム部１１０ｂ’の架橋部１１０ｓと反対側には、凹部１１０ｔに対応した形状の２つの凸部１１０ｖを形成した側板部１１０ｗが形成されている。
【００３８】
次いで、図８（ａ）に示す点線部でアーム部１１０ａ’、１１０ｂ’を架橋部１１０ｓに対して折り曲げると、図８（ｂ）に示すように、アーム部１１０ａ’、１１０ｂ’が平行して向かい合うようになる。更に、図８（ｂ）に示す点線部でアーム部１１０ａ’、１１０ｂ’に対して側板部１１０ｕ、１１０ｗを折り曲げると、図８（ｃ）に示すように、側板部１１０ｕ、１１０ｗの縁同士が密着した状態で、凹部１１０ｔと凸部１１０ｖが平行移動するように係合して部分的に角筒状となり、これにより側板部１１０ｕ、１１０ｗ同士は面方向に離隔不能となる。係合後に、凹部１１０ｔが閉じるように、側板部１１０ｕを上下に押圧して塑性変形させてもよい。本変形例は、上述した実施の形態と異なり二股状ではないが、図４に示すアクチュエータに用いたときに、アーム部１１０ａ’、１１０ｂ’の矩形孔１１０ｄ、１１０ｆが離れているので、揺動軸に対する倒れが少ないというメリットがある。
【００３９】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。揺動アームは、高周波焼き入れなどの熱処理が施されていると好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態にかかるアクチュエータを用いる船外機の概略図である。
【図２】本実施の形態のアクチュエータの斜視図である。
【図３】図２のアクチュエータのハウジングを分解した状態で示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、図３のアクチュエータを矢印IV方向に見た図であり、図４（ｂ）は揺動アームの斜視図である。図５は、ハウジングを取り去った状態で示すアクチュエータの斜視図である。
【図５】ハウジングを取り去った状態で示すアクチュエータの斜視図である。
【図６】本実施の形態にかかる揺動アーム１１０の製作工程を示す図である。
【図７】本実施の形態の変形例にかかる揺動アーム１１０Ａの製作工程を示す図である。
【図８】本実施の形態の変形例にかかる揺動アーム１１０Ｂの製作工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 船体
２ 船外機
２ａ ケーシング
２ｂ カウリング
３ 出力軸
３ａ 傘歯車
４ プロペラ軸
５ プロペラ
６ 前進用傘歯車
７ 後進用傘歯車
８ ドグクラッチ
９ カム軸
１０ 操作軸
１１ 被駆動部材
１０１ ハウジング
１０１ａ，１０１ｂ カバー
１０２ モータ
１０２ａ 回転軸
１０３ 第１ギヤ
１０４ 第２ギヤ
１０５ 第３ギヤ
１０６ ねじ軸
１０６ａ 雄ねじ溝
１０７ 軸受
１０８ ナット
１０８ａ 溝
１０８ｂ 平面部
１０９ ガイド
１１０ 揺動アーム
１１０Ａ 揺動アーム
１１０Ｂ 揺動アーム
１１０ａ、１１０ｂ 板材
１１０ａ’、１１０ｂ’ アーム部
１１０ｃ 矩形開口
１１０ｄ 矩形孔
１１０ｅ 円形部
１１０ｆ 矩形孔
１１０ｇ カエシ
１１０ｊ 小円穴
１１０ｋ 小円柱
１１０ｓ 架橋部
１１０ｔ 凹部
１１０ｕ 凹部
１１０ｖ 凸部
１１０ｗ 側板部
１１１，１１２ 軸受
１１３ 揺動軸
１１３ａ 角筒部
１１４ ポテンシオメータ
２００ アクチュエータ
２１４ リニアエンコーダ
Ｒ リベット
【図１】
2010190276.tif 000003
【図２】
2010190276.tif 000004
【図３】
2010190276.tif 000005
【図４】
2010190276.tif 000006
【図５】
2010190276.tif 000007
【図６】
2010190276.tif 000008
【図７】
2010190276.tif 000009
【図８】
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